[發明專利]一種利用廢舊鈷酸鋰制備高壓鈷酸鋰的方法

在審

• 申請號: 202210037714.4
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114426312A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 伽龍;紀永生;楊丹
• 申請（專利權）人: 南京同寧新材料研究院有限公司
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;H01M4/525;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙) 32266
• 代理人: 劉召民

本發明公開了一種利用廢舊鈷酸鋰制備高壓鈷酸鋰的方法，通過從廢舊鈷酸鋰中拆解得到正極片，進行廢舊鈷酸鋰和集流體的剝離以及針對性補鋰后進行二次煅燒等步驟，實現鈷酸鋰的直接再生以及高壓性能的顯著提升，回收技術和工藝簡單、高效、低污染，實現鋰離子電池資源閉環回收的同時實現循環經濟。

技術領域

本發明涉及鈷酸鋰直接再生的制備方法，尤其涉及一種利用廢舊鈷酸鋰制備高壓鈷酸鋰的方法，屬于廢舊鋰離子電池回收再利用領域。

背景技術

鋰離子電池作為一種儲能器件，在人們的日常生活中無處不在，如我們日常生活在常見的3C產品：計算機(Computer)、通信(Communication)和消費類電子產品(ConsumerElectronics)，這些產品的存在讓我們的生活更加便捷、多彩。過去的十年間，在消費電子的刺激下，鋰離子電池的需求有著巨大的增長。目前，全球擁有71.9億部手機，接近10億臺筆記本電腦以及10億臺平板電腦，同時消費電子的更新換代周期在12-18個月，這導致消費電子領域對鋰離子電池的需求將繼續增加。便攜電子設備的能量供給離不開鋰離子電池。3C電子所用的鋰離子電池中，主要采用鈷酸鋰作為正極材料，這是因為鈷酸鋰電池具有較高的能量密度和工作電壓。2019年全球已探明的鈷礦儲量規模約為700萬噸，但是世界鈷資源的分布很不平衡，剛果(金)、澳大利亞和古巴三國儲量之和就占了全球總儲量的68％，其中剛果以340萬噸的儲量占比高達48.6％，為全球鈷礦資源儲量最多的國家。我國已探明的鈷儲量僅為8萬噸，僅占全球總儲量的1.14％，我國每年需要大量從剛果(金)進口鈷資源。鈷酸鋰作為正極材料的鋰離子電池隨著電子產品的更新換代逐步退役，只有低于5％的手機電池回收，另外的絕大部分被隨意丟棄，這既造成了環境的污染也導致鈷資源的浪費。

為了更好地滿足市場可持續發展的需求，國內外的鋰離子電池生產者和消費者都開始了對鋰離子電池全生命周期的研究。目前鈷酸鋰的回收主要針對廢舊電池中的有價金屬，主流的回收方法包括干法回收和濕法回收，但是這兩種方法都會帶來環境問題，包括有毒氣體產生、廢水的排放以及回收效率低等，這些問題的出現亟待一種簡單、高效、低污染的回收技術和工藝，實現鋰離子電池資源閉環回收的同時實現循環經濟。

發明內容

針對現有的廢舊鈷酸鋰回收復雜的技術路線和較低的回收效率，本發明提供了一種利用廢舊鈷酸鋰制備高壓鈷酸鋰的方法，經過簡單的缺陷暴露和針對性補鋰，實現鈷酸鋰的直接再生以及高壓性能的顯著提升。

為了實現本發明的目的，本發明采用的技術方案如下：

一種利用廢舊鈷酸鋰制備高壓鈷酸鋰的方法，包括以下步驟：

1)將廢舊鈷酸鋰充滿電，在惰性氣體環境下拆解得到正極片，將得到的正極片洗滌除去表面殘留的電解液，自然晾干；

2)將步驟1)得到的正極片在200-500℃下煅燒1-5h以除去粘結劑，將煅燒后的正極片水浴超聲實現廢舊鈷酸鋰和集流體的剝離，將剝離后的鈷酸鋰用乙醇和去離子水混合液進行離心、干燥、過篩得到廢舊鈷酸鋰粉末；

3)將得到的廢舊鈷酸鋰粉末進行ICP檢測，測試其中的Li和Co的比例，按照Li：Co＝1.00-1.05的總比例(即，此處的Li代表廢舊鈷酸鋰粉末中的Li和需要補充的Li的總和)，補充一定量的鋰源，將鋰源和鈷酸鋰前驅體進行球磨得到混合粉末；

4)將步驟3)得到的混合粉末在800-1000℃煅燒8-24h，冷卻至室溫后取出樣品，對得到的固體進行研磨、過篩，收集粉末；

5)加入2000-20000ppm四氧化三鈷顆粒和步驟4)收集的粉末均勻混合，再進行球磨得到混合粉末；

6)將步驟5)得到的混合粉末在300-500℃處理3-12h進行二次煅燒，冷卻至室溫后取出樣品，對得到的固體進行研磨、過篩，即得再生高壓鈷酸鋰。

優選地，步驟1)中，充電截止電壓為4.3-4.7V；所述惰性氣體為氬氣或氮氣中的一種。